Na mina de carvão de Dahaize, em Yulin, Shaanxi, os transportadores de correia se estendem por quilômetros ao longo das galerias, com dezenas de milhares de roletes girando dia e noite. Quem cuida da "inspeção" e "cirurgia" deles é um "novo colega" que não se cansa nem reclama — o robô substituidor de roletes.
Robô substituidor de roletes
Este robô inteligente foi desenvolvido pela equipe do Professor Zhang Qiang, da Faculdade de Engenharia Mecânica e Eletrônica da Universidade de Ciência e Tecnologia de Shandong (doravante "Shandong Keda"). Nos últimos anos, a equipe tem resolvido problemas operacionais em cenários especiais de minas através da integração de múltiplas tecnologias.
Os roletes são as "articulações" dos transportadores. Em ambientes subterrâneos úmidos, com muita poeira e cargas pesadas, essas "articulações" se desgastam e emperram facilmente. Se um rolete quebrar e não for detectado a tempo, pode causar desde o desalinhamento da correia e derramamento de carvão até acidentes de segurança.
Como era difícil trocar roletes no passado? Os mineiros carregavam dezenas de quilos de ferramentas, inspecionavam passo a passo ao longo da galeria e, ao encontrar um problema, precisavam parar a máquina. Em seguida, entravam no espaço apertado entre a correia e a viga para realizar a desmontagem e instalação.
Protótipo do robô substituidor de roletes
A mudança começou quando a mina de Dahaize solicitou à Shandong Keda: é possível construir um robô para substituir o trabalho manual na inspeção e troca de roletes? Zhang Qiang, sem hesitar, levou sua equipe diretamente para Yulin e desceu junto com os mineiros. Eles percorreram toda a linha de transporte a pé, medindo com precisão dimensões-chave como largura da galeria, altura da correia em relação ao solo e espaçamento dos suportes dos roletes.
"No laboratório, agarrar peças padrão com um braço robótico não é difícil, mas em um ambiente subterrâneo estreito e mal iluminado, a dificuldade aumenta drasticamente", disse Zhang Qiang. O espaço apertado das galerias e a grande quantidade de poeira de carvão em suspensão reduzem drasticamente a taxa de reconhecimento da visão computacional. Além disso, os suportes dos roletes, devido ao peso prolongado e à corrosão, geralmente se deformam. Se o robô tentar localizar e agarrar com base nas dimensões padrão do projeto, muitas vezes não consegue alinhar corretamente.
Zhang Qiang (centro) orientando alunos em experimentos
Para superar esses desafios, a equipe de Zhang Qiang "acampou" na mina por meses, ajustando repetidamente algoritmos de fusão de múltiplos sensores e parâmetros de controle, realizando dezenas de iterações em testes subterrâneos. No final, o robô desenvolveu habilidades excepcionais: caminhar autonomamente ao longo do transportador em galerias estreitas, identificar com precisão roletes defeituosos usando tecnologia de fusão de múltiplos sensores e realizar todo o processo de desmontagem, captura e instalação de roletes em espaços confinados.
Sem sinal de satélite no subsolo, como o robô substituidor de roletes consegue se orientar? Esta é a sua característica mais impressionante. Zhang Qiang explicou: "Para que o robô seja realmente útil no subsolo, o segredo é conseguir um posicionamento preciso sem depender de navegação por satélite." No subsolo, escuridão, poeira, vibrações, impactos e obstruções de vários equipamentos criam uma sobrecarga de interferência de sinal. Para isso, a equipe construiu um sistema de posicionamento por fusão de múltiplas fontes, permitindo que o robô "entenda" o ambiente subterrâneo e alcance localização centimétrica em condições extremas.
Zhang Qiang (esquerda) orientando alunos em experimentos
Hoje, este robô substituidor de roletes já libertou os mineiros de tarefas perigosas e pesadas, mas a equipe de Zhang Qiang não parou. Recentemente, eles lideraram a conquista de um projeto especial chave de nível nacional, com o objetivo de enfrentar um desafio ainda maior da indústria: a escavação inteligente de túneis de seção retangular em rocha dura.
"Os problemas da indústria são os nossos temas de pesquisa", disse Zhang Qiang. A seguir, a equipe se concentrará em superar tecnologias-chave como corte eficiente de rocha dura, suporte adaptativo de seção retangular e controle coordenado de múltiplos processos de escavação, suporte e transporte, desenvolvendo um sistema robótico integrado para operações coordenadas de escavação, suporte e transporte, permitindo que as raízes das novas forças produtivas se aprofundem e se consolidem ainda mais sob o mar de carvão.